上海中醫藥大學交叉科學研究院團隊成功研發血管化肺癌類器官芯片

近日，我校交叉科學研究院葛廣波講席教授、郭兆彬青年研究員團隊與澳大利亞阿德萊德大學Chih-Tsung Yang研究員團隊合作，在國際權威期刊、自然指數期刊Advanced Functional Materials發表題為《A Vascularized Lung Tumoroid-on-a-Chip Model for the Accurate Assessment of Anti-Invasion Agents》的研究論文。該研究成功構建了一種新型血管化肺癌類器官芯片，其不僅可實現腫瘤-血管相互作用的動態可視化，還可通過精準量化腫瘤-血管嵌合體形成等腫瘤轉移關鍵事件，篩選和評價抗非小細胞肺癌轉移藥物的藥效。

非小細胞肺癌（NSCLC）患者的5年生存率僅為5%，而腫瘤轉移是導致患者死亡的主要原因。血管是NSCLC轉移的主要通道，阻斷腫瘤細胞通過血管系統實現轉移是抑制NSCLC轉移的重要策略。然而，目前常用的肺癌體外模型普遍缺乏具備高仿生特性的血管結構，難以真實模擬腫瘤與血管之間的相互作用，也無法動態再現腫瘤轉移的關鍵過程，這嚴重制約了抗轉移藥物療效的精準評估。針對上述瓶頸，我校交叉科學研究院葛廣波、郭兆彬團隊借助微流控芯片等前沿技術，構建了一種新型血管-肺癌類器官芯片（Vascularized Lung Tomoroid-on-Chip, VLTOC），其可高仿生模擬腫瘤-血管嵌合體的形成、EPR效應等腫瘤轉移關鍵事件。進一步借助熒光成像、超高分辨成像等技術對上述關鍵事件進行單細胞分辨率的原位實時追蹤。組學分析顯示VLTOC中腫瘤細胞增殖、代謝、侵襲及血管生成相關通路顯著上調，較傳統3D腫瘤球更貼近惡性進展表型，并揭示了細胞骨架動態重塑是驅動肺癌血管嵌合體形成的關鍵因素。

基于VLTOC模型，研究團隊構建了同步表征腫瘤生長、血管嵌合體動力學及健康血管損傷的多參數藥效評價體系。借助該體系對臨床常用化療藥物的抗肺癌轉移能力進行評價，發現嵌合血管擴張抑制率與TCGA患者數據庫來源的藥物敏感性預測結果高度相關，且顯著優于腫瘤生長抑制等經典指標。在此基礎上，研究團隊還開展了中藥活性成分楝酰胺的抗肺癌轉移能力研究，發現該化合物在芯片中呈現抑制嵌合血管、保護血管完整性、促進免疫細胞粘附的三重藥效特征。進一步的動物實驗證實VLTOC平臺可用于新型抗NSCLC遷移藥物的療效評估與脫靶毒性預警。

未來，研究團隊將進一步提高模型仿生能力，并結合多種可視化藥理學策略，有望在單細胞水平解析腫瘤侵襲、血管重構及免疫細胞歸巢的動態過程，為揭示轉移機制與篩選靶向干預分子提供可視化研究工具，推動該類器官芯片在抗腫瘤藥物臨床前評價、機制研究及臨床精準用藥等領域中的應用。

我校交叉科學研究院碩士研究生王學瑞和澳大利亞阿德萊德大學Guang Zhu博士為該論文的共同第一作者。葛廣波研究員、郭兆彬青年研究員和澳大利亞阿德萊德大學研究員Chih-Tsung Yang博士為該論文的共同通訊作者，上海中醫藥大學為該論文第一通訊單位。澳大利亞阿德萊德大學Benjamin Thierry教授團隊和上海市中醫醫院腫瘤臨床醫學中心主任田建輝教授團隊為該研究提供了技術支持。該研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、上海市伙伴科研計劃等項目的支持。

供稿：科技處、交叉科學研究院

圖片：科技處、交叉科學研究院